ما هو التأثير الكهروضوئي؟

أول من لاحظ الظاهرة الكهرضوئية هو العالم الألماني هاينريش رودولف هيرتز سنة 1887 لكنه لم يتمكن من تفسير الظاهرة. وفي سنة 1905 قدم أينشتاين فرضيته حولها

335- التأثير الكهروضوئي || تجربة هرتز
---------------------
بعد المقدمة التي قدمنا بها للموضوع سابقا سنتعرف اليوم على التأثير الكهروضوئي بشكل أفضل، تابعوا معنا.

المفعول الكهروضوئي أو الظاهرة الكهروضوئية هي انبعاث الإلكترونات من سطح جسم صلب عند سقوط موجات كهرومغناطيسية ذات أطوال موجية قصيرة عليه، حيث تسمى الإلكترونات المنبعثة من هذه الظاهرة بالإلكترونات الضوئية (Photoelectrons).

أول من لاحظ الظاهرة الكهرضوئية هو العالم الألماني هاينريش رودولف هيرتز سنة 1887 لكنه لم يتمكن من تفسير الظاهرة. وفي سنة 1905 قدم أينشتاين فرضيته بأن الضوء يسلك سلوك الجسيمات كما يسلك سلوك الموجات وأطلق على هذه الجسيمات اسم "الفوتونات" وبذلك فسر هذه الظاهرة.

تجربة هرتز:

ح1:قام العالم هيرتز بشحن صفيحة الزنك (التوتياء) بشحنة سالبة وتعريضها لأشعة صادرة من مصباح بخار الزئبق فلاحظ فقدانها لشحنتها تدريجيا إلى أن تتعادل.

ح2: قام بوضع لوح زجاجي بين المصباح والصفيحة بحيث تسقط الأشعة على اللوح ثم زيادة شدة الإضاءة، لم تتغير الشحنة.

ح3:عندما شحن صفيحة الزنك بشحنة موجبة وتعريضها لنفس الأشعة لم يلحظ أي تغيير فيها.

تفسيرالملاحظات التجريبية:

ح1: عند تعريض الصفيحة للأشعة يحدث انتزاع لبعض الإلكترونات الحرة من الصفيحة فتتعادل شحنتها.

ح2: تتكون الأشعة الصادرة عن مصباح بخار الزئبق من أشعة مرئية وتحت حمراء وفوق بنفسجية وعند مرورها باللوح الزجاجي يمتص الأشعة فوق البنفسجية مما يدل على أنها العامل المسبب لانتزاع الإلكترونات حيث أنها ذات توتر عال وطول موجي قصير. كما أن زيادة شدة الإضاءة لم تؤثر مما يدل على أنها لا تملك تأثيرا.

ح3: بعد تحرر الإلكترونات من الصفيحة يحدث تجاذب بينهما ولا تتغير الشحنة.

حاول علماء الفيزياء في القرن التاسع عشر شرح التأثير الكهروضوئي باستخدام الفيزياء الكلاسيكية إلا انهم فشلوا وقد أدى هذا في نهاية المطاف إلى تطوير الوصف الحديث للإشعاع الكهرومغناطيسي الذي له خصائص تشبه الأمواج والجسيمات وظهور مفهوم ازدواجية الموجة-والجسيم حيث أنهم وضعوا نظرية مفادها أن الحقل الكهربائي المتذبذب لموجة الضوء الوافدة كان يسخن الإلكترونات مما جعلها تهتز ، مما أدى في نهاية المطاف إلى تحريرها من سطح المعدن. استندت هذه الفرضية على افتراض أن الضوء سافر تمامًا كموجة عبر الفضاء كما اعتقدوا أيضًا أن طاقة الموجة الضوئية كانت متناسبة مع سطوعها ، والذي يرتبط بسعة الموجة. من أجل اختبار فرضياتهم ، قاموا بإجراء تجارب للنظر في تأثير سعة الضوء والتردد على معدل إخراج الإلكترون ، بالإضافة إلى الطاقة الحركية للإلكترونات الضوئية.

وهذا ما سنتعرف عليه بشكل أفضل في الجزء القادم من المقال مع الخلية الكهروضوئية، تابعونا ليصلكم جديد مقالاتنا.

إعداد: Soo Cat.
تدقيق: زكرياء لوطفي.

#فيزيائي
#الفيزياء_للجميع

المصادر:

-كتاب أساسيات الفيزياء.
-موقع أكاديمية خان التعليمي https://www.khanacademy.org/.
-موقع الفيزياء التعليمي/حازم سكيك http://www.hazemsakeek.net/ar/.
-موقع The physics hypertextbook : https://physics.info/.
-كتاب نظرية الكم والتركيب الالكتروني للذرات.